Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Хрипкова Лариса Николаевна

Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2
<
Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хрипкова Лариса Николаевна. Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04 : Иваново, 2003 137 c. РГБ ОД, 61:04-2/329

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Литературный обзор.

1.1.Термодинамика кислотно-основного взаимодействия в растворах а-аминокислот 4

1.1.1. Физико-химические свойства а-аминокислот и их водных растворов 4

1.1.2. Термодинамика диссоциации а-аминокислот в воде и водно-органических растворителях

1.2.Кинетика ацилирования ароматических аминов и а аминокислот в органических и водно-органических средах 26

1.2.1.Влияние строения реагентов и среды на скорость реакции ацилирования ароматических аминосоединений галогенангид-ридами карбоновых кислот 26

1.2.2.Кинетика N-ацилирования а-аминокислот и их производных в водно-органических растворителях 32

1.2.3. О механизме реакции ацилирования аминов сложными эфирами карбоновых кислот в водно-органической среде 40

Глава 2.Экспериментальная часть 47

2.1.Очистка реагентов и растворителя 47

2.2. Потенциометрический метод определения констант диссоциации (Ка) а-аминокислот 47

2.2.1. Описание потенциометрической установки 47

2.2.2. Методика приготовления хлорсеребряного электрода 49

2.2.3. Методика градуировки стеклянного электрода и расчета Ео 50

2.3 Определение констант кислотной диссоциации IQ протони- рованной аминогруппы а-аминокислот и их этиловых эфиров в растворителе вода-пропанол-2 51

2.3.1. Уравнения для расчета концентрационных (IQ) и термодинамических (Ка) констант диссоциации а-аминокислот и их этиловых эфиров 52

2.3.2.Проверка работы потенциометрической установки 55

2.4.Спектрофотометрический метод определения констант ско рости N-ацилирования а-аминокислот 56

2.4.1.Методика кинетических измерений реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 56

2.4.2.Кинетические уравнения N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 57

2.4.3.Методика обработки кинетических измерений 61

2.4.4. Расчет активационных параметров. 63

Глава 3. Результаты эксперимента и их обсуждение 65

3.1.Термодинамика диссоциацииа-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2 64

3.2. Термодинамика диссоциации этиловых эфиров а-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2 78

3.3.Концентрации ионных форм а-аминокислот в бинарном растворителе вода-пропанол-2 79

ЗАКинетика реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе

вода-пропанол-2 84

3.4.1.Влияние рН среды на скорость N-ацилирования а-аминокислот 84

3.4.2.Реакционная способность а-аминокислот в реакции N-

ацилирования 4-НФЭБК в растворителе вода-пропанол-2 89

3.4.3.Влияние бинарного водно-органического растворителя на кинетику реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-НФЭБК... 102

3.4.4.Активационные параметры реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 110

3.4.5.Расчет трансмиссионного коэффициента реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты с точки зрения теории изокинетического эффекта 118

3.4.6. О механизме реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 119

4.Итоги работы 123

5. Список литературы

Введение к работе

Актуальность исследования. В последние годы а-аминокислоты послужили объектом многочисленных биохимических исследований; посвященная им обширная литература отражает внушительные успехи, достигнутые в этой области за два столетия, истекшие со времени открытия первых сс-амино-кислот (аспаргин 1806 г., цистин 1810 г).

Особый интерес представляют а- аминокислоты как структурные эле
менты белка и дипептиды, имеющие в составе молекулы пептидную связь, ко
торая в значительной степени влияет и на кислотно-основные функции конце-
'* вых групп (-NH2), (-СООН) в полипептидах, и на их реакционную способность.

а-Аминокислоты применяют при синтезе синтетических полипептидов, ПАВ,
лекарственных препаратов, косметических средств и др. веществ. Физическое
рассмотрение любых систем, в том числе и биологических, начинается с их фе
номенологического, термодинамического описания. Исследование N-ацилиро-
вания а- аминокислот в различных растворителях имеет важное значение при
объяснении механизмов протекания химической реакции, при выборе опти
мальных условий для синтеза различных веществ
, % В настоящее время в литературе имеется незначительное количество ра-

бот, посвященных изучению реакционной способности аминогрупп в аминокислотах в водно-органических растворителях.

Исходя из вышесказанного, нами были определены основные задачи данной работы, которые заключаются в следующем:

Изучение термодинамики диссоциации протонированной аминогруппы ос-аминокислот в растворителе вода-изопропанол, необходимых для определения концентрации реакционоспособных форм этих соединений в реакции с 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты; установление закономерности влияния строения реагентов и состава растворителя вода-изопропанол на термодинамические и кинетические характеристики реакции.

Разработка методики изучения кинетики N-ацилирования а- аминокислот
Т'
4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропа-

нол-2.

Установление зависимости изменения константы скорости реакции N-ацилирования а- аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты от основности изучаемых а- аминокислот и состава бинарного растворителя вода-пропанол-2.

Определение активационных параметров реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 в зависимости и установления зависимости этих параметров

v от состава бинарного растворителя. Расчет трансмиссионного коэффициента

N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2.

Научная новизна. Впервые проведено систематическое исследование термодинамических "микроконстант" диссоциации а-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2, которые необходимы для расчета концентрации ионных форм а-аминокислот и констант скорости N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в вышеуказанном растворителе. Выявлена взаимосвязь термодинамических констант а-аминокислот в бинарном растворителе вода-пропанол-2 от рКа этих же а-аминокислот в воде. Показана зависимость скорости N-ацилирования а-аминокислот сложным эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2 от рН растворителя. С использованием полученного компенсационного эффекта рассчитаны трансмиссионные коэффициенты и истинные значения изменения энтропии активации и истинная энергия Гиббса активации реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2.

з Практическая значимость. Результаты работы представляют интерес для раз-

*г) вития теории реакционной способности, в частности, в решении проблемы

влияния основности ос-аминокислот и состава среды на скорость реакции. Обнаруженные закономерности протекания N-ацилирования ос-аминокислот могут быть использованы при объяснении закономерностей синтеза веществ с пептидной связью с участием ос-аминокислот.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференции молодых ученых и специалистов ИвГУ «Молодая наука - 21 веку», Иваново, 2001г., конференции «Научно-исследовательская деятельность в классическом университете: теория, методология, практика», Иваново, 2001 г., VIII междуна-

V родной конференции «Проблемы сольватации и комплексообразования в рас-

творах», Иваново, 2001, конференции «Современные проблемы биологии, химии, экологии и экологического образования», Ярославль, 2001 г., международном фестивале молодых ученых «Молодая наука в классическом университете», Иваново, 2002 (ИвГУ), конференции молодых ученых «Фундаментальные науки - специалисту нового века», ИГХТУ, Иваново, 2002 г., а также на ежегодных научных конференциях ИвГУ 1999 -2003 г.г.

У; ГЛАВА 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Термодинамика диссоциации а-аминокислот в воде и водно-органических растворителях

Из рис. 1.2 видно, что в смесях метанол-вода и диметилформамид-вода наблюдается минимум зависимости рКс от состава растворителя, тогда как для смесей диоксана с водой минимум не обнаружен. В работе [25] также показано существование минимума зависимости рКс глицина от состава растворителя вода-метанол. Этот факт авторы [25] объясняют следующим образом. Добавле ние малых количеств воды заметно повышает основность растворителя, что приводит к резкому уменьшению рКс глицина от 11,35 в метаноле, содержащем 0,3об% Н20, до 9,15 при 40об% воды в растворителе. Дальнейшее добавление воды ведет к ослаблению сольватации реагентов в связи с увеличением диэлектрической постоянной растворителя, что отражается в ослаблении водородных связей. Данная точка зрения согласуется с мнением Бейтса с сотр. [45-47], которые считают, что существование минимума зависимости рКа аминов от состава растворителя метанол-вода обусловлено экстремальным изменением ос новности водного метанола. По их мнению, основность растворителя является главным фактором, определяющим энергию сольватации НҐ" и других катио 20 нов. Авторы [46,47] также отмечают, что изменение энтропии и теплоёмкости ; при диссоциации слабых кислот в водном метаноле мало отличается от таких же величин в воде. В работе [48] авторы изучали термодинамические функции диссоциации валина в растворителе вода-метанол. Было показано, что зависи мость рКа валина от состава смешанного растворителя проходит через мини мум в области 0,458 мол. доли метанола в воде. Этими же авторами [48] было показано, что в той же области составов смеси вода-метанол наблюдается ми нимум рКа для глицина и р-аланина. С увеличением температуры константа диссоциации увеличивается (рКа уменьшается). Авторы [48,49] анализируют зависимость энергии Гиббса диссоциации от природы аминокислоты.

Показано, что дипольный момент ос-аминокислоты можно рассматривать как значимый параметр при описании энергии Гиббса диссоциации и сольватации аминокислот [66,79]. Для выявления роли диэлектрических и донорно-акцеп-торныхсвойств водно-метанольных растворителей в изменении константы диссоциации валина по аминогруппе проведен корреляционный анализ зависимостей энергии Гиббса диссоциации (AG) от эмпирических параметров Димрота -Райхардта ("), Камлета-Тафта (Вкт) и диэлектрической проницаемости среды (с) на основе принципа линейных соотношений энергии Гиббса: v. AG = AG0 + ЬЕ? + сВц. + - (1.9) здесь AGo-энергия Гиббса диссоциации кислоты в «инертном» раствори теле; -параметр полярности растворителя, характеризующий его электроно акцепторную способность; Вкт-параметр, характеризующий электронодонор ные свойства растворителя; Ь,с,(1-постоянные чувствительности к свойствам растворителя в изменение энергии Гиббса диссоциации кислоты в смешанном растворителе. Анализ полученных данных [48,49]показал, что вклады специ фических взаимодействий отрицательны и благоприятсвуют процессу диссо циации, вклады электростатических взаимодействий соизмеримы по величине и не благоприятствуют процессу диссоциации аминокислоты в смесях вода-ме танол (AG(e) 0). Характер зависимостей рКс а-аланина от состава бинарных растворителей ди-оксан-вода и метанол-вода показан на рис. 1.3. [17].

Зависимость рКс а-аланина от мольной доли (х$ органического компонента в смешанном водно-органическом растворителе. 1-диоксан- ода; 2-метанол-вода. 298К. 1=0.2. [17/.

В первом случае рКс а-аланина монотонно убывает при увеличении концентрации воды от 35 до 100 масс.%. Аналогичная зависимость для водного КУ метанола имеет минимум при 60масс.% метанола в смеси. Авторы работы [17] объясняют эти различия тем, что, вследствии сдвига электронной плотности при образовании водородных связей в молекуле а-аланина, процесс протони-рования аминогруппы становится неизодиэлектрическим, т.е. зависимым от диэлектрической проницаемости (є) растворителя. Как показано в той же работе, основность воды значительно сильнее возрастает в водном диоксане, чем в водном метаноле, сдвиг электронной плотности от СОСГ к -NFb с увеличением содержания диоксана становится достаточно ощутимым, в результате чего характер зависимости рКс а-аланина от состава растворителя в растворителе во да-диоксан и вода-метанол.

Потенциометрический метод определения констант диссоциации (Ка) а-аминокислот

В области средних концентраций воды и спирта в водно-спиртовом растворителе могут быть оба переходных состояния, в различном соотношении, хотя механизм реакции остается одинаковым и не зависит от состава бинарного растворителя в исследованной области составов.

Образование шестичленных циклов между молекулами реагентов и молекулами растворителя в переходном состоянии обьясняет резкое изменение скорости при протекании реакции в спирте и в воде. Еще более сильное уменьшение скорости (на 5-6 порядков) ацилирования аминосоединений наблюдается в средах, в которых циклические переходные состояния невозможны [106].

Анализ литературных данных показал, что к настоящему моменту получен обширный материал по кинетике реакций ароматических аминов и с хло-рангидридами карбоновых кислот, в то время как реакционная способность ос-аминокислот по отношению к сложным эфирам карбоновых кислот остается мало изученной. В связи с этим, задачей настоящей работы было изучение термодинамики диссоциации а-аминокислот с целью установления концентраций активных форм а-аминокислот и установление кинетических закономерностей N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в зависимости от состава растворителя вода-пропанол-2 . 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ V" 2.1. Очистка реагентов и растворителя. а-Аминокислоты. Глицин (ч.д.а), Ь-а-аланин (ч.д.а), L-лейцин (ч.д.а), L- изо лейцин (ч.д.а), DL-треонин (ч), L-валин (ч), L-пролин (ч), L-серин (ч), L-глу тамин (ч), DL-триптофан (ч.д.а), DL- метеонин (ч) перед приготовлением ра бочего раствора сушили в течении 1 часа при температуре 373К.

Гидрохлорид этилового эфира глицина (ч.), гидрохлорид этилового эфира DL серина (ч.) использовали без дополнительной очистки. Содержание примеси в гидрохлориде этилового эфира глицина и Db-серина определяли методом по тенциометрического титрования раствором NaOH. Растворители. Пропанол-2 (х.ч.) перегоняли на ректификационной колонке.

Все растворы, содержащие воду, готовили, используя бидистиллят. Соляную кислоту (х.ч) использовали без дополнительной очистки. Для приготовления раствора NaOH использовали насыщенный раствор NaOH, свободный от карбонатов Na.

Синтез эфира. 4-Нитрофениловый эфир бензойной кислоты был получен из беюоилхлорида и п-нитрофенола при температуре 110С. Очистку продукта проводили перекристаллизацией из бензола. Т.пл.4-нитрофенилового эфира бензойной кислоты, Т.пл. =129,1С[123].

Для определения констант кислотной диссоциации (Ка) ос-аминокислот в смешанном растворителе вода-пропанол-2 применяли метод потенциометри ческого титрования с использованием стеклянного (ЭСЛ 63-07) и хлорсеребря ного электродов (цепь без переноса). Измерения ЭДС проводили с помощью иономера ЭВ-74 и цифрового вольтметра Щ-300. Методика приготовления - , хлорсеребряного электрода приведена ниже (гл.2.2.2). На рис.2.1 изображена принципиальная схема установки.

Схема установки для определения констант диссоциацииа-аминокислот методом потенциометрического титрования Ячейка для потенциометрического титрования состояла из стеклянного стаканчика (1) объёмом 100 мл, снабжённого тефлоновой крышкой (2) и магнитной мешалкой (3), помещённого в термостатируемый стакан (4). В отверстиях крышки были укреплены стеклянный (5) и хлорсеребряный электроды (6) и термометр (7). Дозирование раствора NaOH осуществляли при помощи шприца-дозатора (8), изготовленного на основе микрометра. Барабан микрометра (11) был соединён с тефлоновым поршнем (9), помещённым в стеклянный корпус шприца (10). Раствор NaOH подавали в ячейку поворотом барабана микрометра через тефлоновую трубку (12), соединенную со шприцом-дозатором. Рабочий объём дозатора составлял 1,4 мл. Цена одного деления дозатора, установленная в результате градуировки, составила 0,02863мл/дел. 2.2.2. Методика приготовления хлорсеребряного электрода

Хлорсеребряный электрод готовили по методу Брауна [84].Платиновую проволоку диаметром 0,040-5-0,045 см впаивали в конец стеклянной трубки так, чтобы снаружи оставался примерно 1см проволоки. Изготовленные электроды очищали кипячением в концентрированной азотной кислоте. При приготовлении электролита для серебрения платиновой проволоки использовали следующие вещества: AgN03-4,7r; НС1(конц)-0,9г; К2СОг-2,0г; K4[Fe(CN)6]-3H20-23r. Объём ванны— 100мл.

Термодинамика диссоциации этиловых эфиров а-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2

Полученный ряд аналогичен ряду основности а-аминокислот в водном диоксане аналогичного состава [75] . Эти данные свидетельствуют о том, что главным фактором, определяющим основность аминогруппы а-аминокислоты является а -углеродный атом (зр3-гибридизация) и в меньшей мере атомные группировки, связанные с этим атомом, в том числе и карбоксильная группа аминокислоты. Более высокое значение рКа L-пролина связано с наличием у него вторичной аминогруппы, более основной по сравнению с первичными аминогруппами. Надо отметить, что рКа а-аминокислот и алифатичских аминов соизмеримы, в то же время основность ароматических аминов (sp2-ra6pH-дизация атома углерода) значительно меньше.

В качестве примера на рис.3.3 приведена зависимость рКа изученных ос-аминокислот в бинарном растворителе вода (80масс%)-пропанол-2 от рКа этих же соединений в воде: значения рКа сс-аминокислот в воде взяты из работы [32]. 3.2. Термодинамика диссоциации этиловых эфиров ос-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2

В настоящей работе определены термодинамические константы диссоциации протонированных этиловых эфиров глицина, DL-серина и DL-лейцина в растворителе вода-пропанол-2 с содержанием воды 10-90мас.%. В табл.3.14 приведены значения рКа для гидрохлоридов этиловых эфиров глицина, DL-серина и DL-лейцина. Исследования проводились при / = 0,01-0,015.

Как было показано ранее (с.53) ионная сила не влияет на концентрационную константу диссоциации этиловых эфиров а-аминокислот. Термодинамче-ская константа рКа рассчитывалась как средеее арифметическое значений рКс. Зависимость рКа всех исследованных эфиров от молярной доли пропанол-2 в бинарном растворителе проходит через минимум в области ;с=0,3-0,4. Такой характер изменения рКа эфиров от состава бинарного растворителя можно объяснить действием различных факторов. В случае малых доба -79 вок органического компонента снижение рКа эфиров связано, возможно, с из / менением структуры бинарного растворителя. Возрастание основности эфиров при увеличении молярной доли пропанол-2 (х 0,4) может быть результатом пересольватации протона.

Как было сказано ранее, в реакцию с ацилирующим агентом может всту пать только непротонированная аминогруппа ос-аминокислоты [53]. В этой свя зи при изучении кинетики N-ацилирования аминокислот возникает необходи мость определения концентраций различных ионных форм а -аминокислоты в растворе. Эти расчеты можно выполнить, зная константы равновесия диссоциации протонированных частиц а-аминокислот в растворе. Используя схему ионных равновесий а-аминокислот, можно показать, что для данного рН раствора концентрации ионных форм в долях от общей концентрации аминокислоты \ + К3Си. + К3К4 + К2 К3К4 Ся+ где a+,a_f a± ao-доля катионной, цвиттерионной, анионной и нейтральной форм молекул аминокислоты в растворе; a+ +0.+0 +00=1. К], К2, Кз, / "микроскопические "константы равновесия, соответствующие процессам на схеме 1.1.

Следует отметить, что концентрации ионных форм можно рассчитать только на основании данных по микроскопическим константам диссоциации. Двух макроскопических констант, определяемых титрованием кислотой и щелочью (Ki и Кц), недостаточно для определения ионных форм аминокислоты (Кг Кі+Кг, К п -KI + К А ).

Константы диссоциации глицина и DL-серина, а также их этиловых эфи-ров и уравнения (1.4-1.7) были использованы для расчета констант равновесий Кь Кг, Кз, К4 названных сс-аминокислот в растворителе вода-пропанол-2 (табл.3.15).

Данные табл.3.15 свидетельствуют о существенном влиянии состава смешанного растворителя на константы равновесий Kj-IQ в растворах глицина и DL-серина. Значения К і и Кз обеих аминокилот совпадают с константами Ki и Кц в пределах ошибки эксперимента и убывают при увеличении доли спирта в растворителе вследствии уменьшения полярности среды. При увеличении доли пропанол-2 К2 увеличивается, а К снижается. Наибольшее влияние изменения состава растворителя сказывается на IQ, особенно в случае DL-серина, что может быть следствием изменений, происходящих в сольватной оболочке незаряженной молекулы а-аминокислоты при ее депротонировании.

О механизме реакции N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2

Состав растворителя.вода-пропанол-2 оказывает существенное влияние на кинетические характеристики N-ацилирования а-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты. Кинетические исследования этой реакции были выполнены в растворителе вода- пропанол-2 следующего состава: 40мас% Н20,50мас% Н20, 60мас% Н20,70мас% Н20, 80мас%Н2О, а для пролина еще и 30мас% Н20 и 90мас% Н20. Исследования показали, что с увеличением содержания воды константа скорости (_) N-ацилирования анионной формы а-аминокислоты растет. В качестве примера на рис.3.14 показана завит симость к- от мольной доли воды в растворителе, из которого можно сделать вывод, что более резкое изменение к- происходит в бинарном растворителе с большим содержанием воды.

Аналогичный характер зависимости наблюдается и для других изученных ос-аминокислот. Этот факт свидетельствует об однотипности влияния водно-изопропильного растворителя на кинетику а-аминокислот в реакции их N-ацилирования 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты.

Влияние растворителя на скорость химической реакции обусловлено межмолекулярным взаимодействием молекул среды с молекулами реагентов и переходным состоянием, которое обычно называют "сольватация". Можно полагать, что неспецифическая сольватация реагентов и переходного состояния за счет сил Ван-дер-Ваальса оказывает значительно меньшее влияние на скорость химической реакции, чем специфическая сольватация (образование сольватокомплексов или, как часто их называют, молекулярных комплексов).

В случае бинарных растворителей надо принимать во внимание то обстоятельство, что состав сольватной оболочки около молекул реагентов и переходного состояния может существенно отличаться от состава среды. Многочисленными исследованиями было обосновано положение, что влияние-среды на скорость реакции связано, в первую очередь, с сольватацией функциональных групп реагентов участвующих в реакции [101,112,113].

Термодинамика образования молекулярных комплексов аминогруппы ароматических аминов с растворителями, способных к образованию водородной связи, достаточно хорошо изучена [99,102]. В случае ацилирования анилина бензоилхлоридом установлена линейная зависимость между логарифмом константы скорости и энергии Гельмгольца образования, молекулярного комплекса молекул анилина с молекулами растворителя за счет водородной связи типа комплекса (а) (рис. 1.7)(с.ЗО). Можно полагать, что по реакционной способности рассмотренные выше комплексы (а)-(г) располагаются в ряд: (б) (в) (а) (г). Можно допустить существование молекулярных комплексов между молекулами эфира и молекулами бинарного растворителя (вода и пропанол-2) за счет водородной связи (д) и (е), но их влияние на константу скорости реакции должно быть [56,57,106], по-видимому, существенно меньшее по сравнению с молекулярными комплексами а-амино-кислот.

Влияние состава растворителя вода-пропанол-2 на константу скорости к. обусловленное разной реакционной способнотью указанных выше сольвато-комплексов реагентов с молекулами бинарного растворителя может быть описано приближенно уравнением (3.19): к = кхХх + к2Х2 + к12ХхХг + к[гХх Х\ (3.19) где кь кг-константы скорости реакции в пропаноле-2 и воде, соответственно; кіг, к іг- константы, связанные со специфической сольватацией между компонентами растворителя и реагентами и учитывающее отклонение от аддитивности (при условии принятых допущений эти величины не имеют физического смысла); Хь Хг - молярные доли изопропилового спирта и воды в реакционной смеси.

Похожие диссертации на Термодинамика диссоциации и кинетика N-ацилирования a-аминокислот 4-нитрофениловым эфиром бензойной кислоты в растворителе вода-пропанол-2